MANAJEMEN KESUBURAN TANAH PENGELOLAAN BAHAN ORGANIK TANAH Prod Dr Ir Soemarno MS 2 OKTOBER 2013 Selengkapnya di marno.lecture.ub.ac.id No.1 - 254.

Presentasi berjudul: "MANAJEMEN KESUBURAN TANAH PENGELOLAAN BAHAN ORGANIK TANAH Prod Dr Ir Soemarno MS 2 OKTOBER 2013 Selengkapnya di marno.lecture.ub.ac.id No.1 - 254."— Transcript presentasi:

1 MANAJEMEN KESUBURAN TANAH PENGELOLAAN BAHAN ORGANIK TANAH Prod Dr Ir Soemarno MS 2 OKTOBER 2013 Selengkapnya di marno.lecture.ub.ac.id No.1 - 254

2 BAHAN ORGANIK TANAH Bahan organik dikembalikan ke tanah Dekomposisi BO segar (partikulat bahan organik) Koloid BO Polisakarida dan Biomolekul Substansi Humik

3 Peranan bahan organik tanah

4 Kelarutan dlm air Penyangga / buffer Khelat logam berat Pertukaran kartion Stabilisasi kontaminan

5 Fraksi-fraksi BOT mempunyai sifat yang berbeda-beda Kompleksitas bahan organik tanah Bahan organik yang larut Mikroba Bahan organik segar yang mengalami dekomposisi (partikulat bahan organik) Bahan organik Koloidal (Polisakarida dan Biomolekul) Substansi Humik

6 Waktu-dekomposisi fraksi organik dalam tanah

7 Waktu dekomposisi bahan organik dan stabilitas agregat tanah Tanaman penutup tanah yang dibenamkan Jerami Pupuk Kandang Stabilitas Agregat Waktu MingguBulanTahun

8 TANAH : HABITAT BAGI TANAMAN Nutrisi Tanaman Lingkungan Fisik Akar Tanaman Kesehatan Tanaman BOT Rhizobia Alelo-kimia Mikorhiza Rhizosfir Cacingtanah PGPR Pathogen Air-tersedia Porositas Aerasi

9 Fungsi ekologis (lingkungan) dari tanah Melestarikan kualitas sumberdaya Pentingnya multifungsi Bahan Organik Tanah Tanah Polusi Erosi Desertifikasi Udara CO2, CH4, N2O Air Infiltrasi Memelihara struktur tanah dg BOT Proteksi Erosi dan Runoff (mulsa) Mineralisasi BOT / Sequestrasi karbon Retensi oleh bahan organik (adsorpsi, kompleksasi)

10 Aktivitas pengelolaan dan pengaruhnya thd bahan organik tanah Mengurangi periode bero Mengurangi olah-tanah dan erosi Membiarkan sisa panen di lahan Menggunakan pupuk kandang Menanam tanaman yang sehat Aktivitas Menambah BO Mengurangi kehilangan BO

11 MENGAPA KANDUNGAN BOT BERKURANG? Ada beberapa alasan tentang hal ini : Erosi mengangkut material tanah lapisan atas yang kaya BOT. Some farming systems reduce the amount of new organic matter going into the soil. Cultivation mixes topsoil rich in organic matter with subsoil low in organic matter Cultivation breaks down soil aggregates and exposes previously protected organic matter to microbial activity. In warm wet conditions that encourage decomposition, organic matter in bare soils breaks down quickly. Dalam bbrp hal, masukan bahan organik segar mengandung banyak nitrogen dan sedikit lignin yg sukar lapuk, hal ini akan mengakibatkan proses dekomposisi bahan organik berlangsung sangat cepat.

12 PERGILIRAN TANAMAN The level of soil carbon is affected by the quantity and quality of the plants grown. Jumlah residu sisa-tanaman dapat diubah dengan jalan: Menanam tanaman yang menghasilkan biomasa berbedsa- beda improving the nutrition of and disease status of following crops through a beneficial rotation Menanam tanaman dengan pola perakaran yang berbeda sehingga dapat mengubah struktur tanah.

13 MENANAM TANAMAN PUPUK HIJAU Green manure crops are rotation crops that are ploughed in (or sprayed out) rather than harvested, to provide organic matter for the following crop. Misalnya, suatu tanaman akan memerlukan sedikit pupuk nitrogen kalau ditanam setelah tanaman legume. The costs of green manure crops need to be assessed carefully, especially in terms of water use, since there is no direct financial return. Peningkatan BOT cenderung jangka pendek, terutama kalau biomasa tumbuhan muda atau biomasa legume menyediakan biomasa yang mudah mengalami dekomposisi.

14 MENAHAN SISA-SISA PANEN TETAP DI LAHAN Carbon management in soils must focus strongly on inputs. Retention of crop residues is a key management option currently available for farmers. Menahan residu sisa-sisa panen tanaman di lahan lebih murah dibandingkan dengan mendatangkan bahan organik dari luar lahan.

15 MENGGUNAKAN RABUK KANDANG, DAUR ULANG LIMBAH Bahan Organik pembenah-tanah seperti pupuk kandang atau limbah organik (mis. Sisa makanan dan kompos) biasanya ditambahkan ke tanah untuk mensuplai hara tanaman. Recycled organics provide more carbon in the soil than manures or crop residues, because much of recycled product’s easily decomposed carbon has already been lost to the atmosphere as CO2 during composting. Penggunaan rabuk kandang secara berlebihan juga mengandung ancaman gangguan lingkungan akibat run-off dan pencucian hara.

16 Pemilahan karbon dalam tanah

17 APAKAH BAHAN ORGANIK TANAH ITU ? Bahan organik tanah adalah fraksi tanah yang terussun atas sesuatu yang pernah hidup. It includes plant and animal remains in various stages of decomposition, cells and tissues of soil organisms, and substances from plant roots and soil microbes. Well-decomposed organic matter forms humus, a dark brown, porous, spongy material that has a pleasant, earthy smell. Dalam kebanyakan tanah, jumlah bahan organik kurang dari 5% volume tanah.

18 APA FUNGSI & PERANAN BOT ? Bahan organik merupakan komponen tanah yang penting, karena : - Menyediakan sumber karbon dan energi bagi mikroba tanah ; - stabilizes and holds soil particles together, thus reducing the hazard of erosion; - aids the growth of crops by improving the soil’s ability to store and transmit air and water; - Menyimpan dan mensuplai hara N, P, S, yang esensial bagi pertumbuhan tanaman dan mikroba tanah; - Menahan hara dnegan jalan memperbaiki KTK dan KTA; - Menjaga tanah tetap pada kondidi tidak padat, nilai BI rendah ; - makes soil more friable, less sticky, and easier to work; -retains carbon from the atmosphere and other sources; - Mereduksi dampak negatif akibat residu pesticides, logam berat, dan bahan pencemar lainnya.

19 DARI MANA ASALNYA BOT? Plants produce organic compounds by using the energy of sunlight to combine carbon dioxide from the atmosphere with water from the soil. Bahan organik tanah terbentuk melalui proses siklus senyawa-senyawa organik dalam tumbuhan, binatang, dan mikroba tanah ke dalam tanah.

20 BAGAIMANA DINAMIKA BOT ? Bahan organik tanah dapat hilang melalui proses erosi tanah. This process selectively detaches and transports particles on the soil surface that have the highest content of organic matter. Bahan organik tanah juga digunakan oleh mikroba tanah sebagai sumber energi dan sumber hara untuk mendukung kehidupannya. Some of the material is incorporated into the microbes, but most is released as carbon dioxide and water. Sebagian nitrogen dibebaskan dlaam bentuk gas, tetapoi sebagian lainnya ditahan dalam tanah bersama dnegan P dan S.

21 BAGAIMANA DINAMIKA BOT ? Kalau tanah diolah, dekomposisi bahan organik lebih cepat, karena terjadi perubahan kondisi kelengasan (air), aerasi, dan temperature. The amount of organic matter lost after clearing a wooded area or tilling native grassland varies according to the kind of soil, but most organic matter is lost within the first 10 years. Laju dekomposisi BO sangat lambat pada suhu di bawah 38 oF (4 oC), tetapi laju ini meningkat kalau suhunya naik hingga 102 oF (40 oC) dan laju dekomposisi juga meningkat dengan kandungan lengas tanah hingga terjadi kekurangan udara tanah. Kehilangan lebih besar pada dekomposisi aerobik (with oxygen) dibanding dnegan dekomposisi anaerobik (in excessively wet soils). N-tersedia yang banyak juga memacu dekomposisi bahan organik.

22 PRAKTEK PENGELOLAAN yg dpt MENINGKATKAN BOT: 1. Meningkatkan produksi tanaman dengan jalan: - Irigasi, - fertilization to increase plant biomass production, - Penggunaan tanaman penutup tanah - Perbaikan kualitas vegetatif, - Penanaman tanaman yang menghasilkan banyak biomasa, - Penghutanan kembali - Pemulihan lahan berumput. 2. Meningkatkan suplai bahan organik dengan jalan: - Melindungi kebakaran, - Menggunakan seresah dengan jalan grazing, bukan pemanenan, - Mengendalikan hama serangga dan rodents, - Menggunakan pupuk kandang atau limbah organik lainnya, - Menggunakan sisa-sisa panen dari daerah lain.. 3. Mengurangi laju dekomposisi BOT dengan jalan : - reducing or eliminating tillage, - keeping the soil saturated with water (although this may cause other problems), - menjaga tanah tetap dingin dengan vegetasi penutup tanah.

23 PRAKTEK PENGELOLAAN yg dpt MENURUNKAN KANDUNGAN BOT : 1. Mengurangi produksi bahan tanaman dengan jalan: - Menggantikan vegetasi perennial dengan vegetasi musiman, - replacing mixed vegetation with monoculture crops, - introducing more aggressive but less productive species, - Menggunakan kultivar dengan indeks panen yang tinggi, - Meningkatkan masa bera lahan. 2. Mengurangi suplai bahan organik dengan jalan: - Membakar hutan, ladang, atau sisa tanaman, - Grazing, - Memanen hasil tanaman. 3. Meningkatkan dekomposisi bahan organik tanah dengan jalan: - PENGOLAHAN TANAH, - DRAINASE TANAH, - PEMUPUKAN (terutama nitrogen).

24 FAKTOR YG MEMPENGARUHI BOT The amount of organic matter in surface, mineral soils can vary from less than 1% in coarse-textured, sandy soils to more than 5% in fertile, prairie grasslands. The amount is influenced by all soil forming factors. Urutan kepentingan faktor-faktor ini: Iklim > Vegetasi > topography = parent material > Umur Some general statements about SOM levels in virgin soils can be made based upon Jenny's work (Rasmussen and Collins, 1991): 1. Tanah berumput mempunyai BOT lebih tinggi daripada tanah hutan. 2. Kandungan BOT tanah meningkat dengan curah hujan dan Kandungan BOT menurun dengan meningkatnya suhu. 3. Tanah bertekstur halus mempunyai BOT lebih tinggi daripada tanah yang teksturnya kasar. 4. Somewhat poorly and poorly drained soils have higher SOM than welldrained soils. 5.Tanah-tanah di posisi lowlands mempunyai BOT lebih tinggi daripada tanah-tanah pada posisi upland.

25 KOMPOSISI BAHAN ORGANIK DALAM TANAH

26 JARING-JARING MAKANAN: ORGANISME & INTERAKSINYA Jaring-jaring makanan dalam tanah merupakan komunitas organisme hidup atau sebagian bagian dari siklus kehidupannya dalam tanah. Diagram jaring-jering makanan menunjukkan serangkaian konversi (ditunjukkan dnegan anak panah) energi dan hara kalau suatu organisme dimangsa oleh organisme lainnya. All food webs are fueled by the primary producers: the plants, lichens, moss, photosynthetic bacteria, and algae that use the sun’s energy to fix carbon dioxide from the atmosphere. Most other soil organisms get energy and carbon by consuming the organic compounds found in plants, other organisms, and waste by- products.

27 JARING-JARING MAKANAN: ORGANISME & INTERAKSINYA A few bacteria, called chemoautotrophs, get energy from nitrogen, sulfur, or iron compounds rather than carbon compounds or the sun. As organisms decompose complex materials, or consume other organisms, nutrients are converted from one form to another, and are made available to plants and to other soil organisms. All plants – grass, trees, shrubs, agricultural crops – depend on the food web for their nutrition.

28 APA KEGIATAN ORGANISME TANAH ? Pertumbuhan dan reproduksi merupakan aktivitas utama dari semua organisme hidup. As individual plants and soil organisms work to survive, they depend on interactions with each other. By-products from growing roots and plant residue feed soil organisms. In turn, soil organisms support plant health as they decompose organic matter, cycle nutrients, enhance soil structure, and control the populations of soil organisms including crop pests.

29 Bahan organik sbg sumber energi organisme tanah BOT merupakan gudangnya energi dan unsur hara yg digunakan oleh tanaman dan organisme lainnya. Bacteria, fungi, and other soil dwellers transform and release nutrients from organic matter (see photo). Bahan organik tanah tersusun atas berbagai senyawa organik yang bermanfaat bagi kehidupan organisme. In general, soil organic matter is made of roughly equal parts humus and active organic matter. Bahan organik aktif merupakan bagian yg tersedia bagi organisme tanah.

30 Bahan organik sbg sumber energi organisme tanah Bakteria cenderung menggunakan senyawa organik sederhana, seperti eksudat akar atau bahan organik segar. Fungi cenderung menggunakan senyawa yg lebih kompleks, seperti residu tanaman yg berserat, kayu, dan humus. Intensive tillage triggers spurts of activity among bacteria and other organisms that consume organic matter (convert it to CO2), depleting the active fraction first. Practices that build soil organic matter (reduced tillage and regular additions of organic material) will raise the proportion of active organic matter long before increases in total organic matter can be measured. As soil organic matter levels rise, soil organisms play a role in its conversion to humus—a relatively stable form of carbon sequestered in soils for decades or even centuries.

31 BAHAN ORGANIK SUMBER MAKANAN BAGI ORGANISME TANAH “BAHAN ORGANIK TANAH” mencakup semua substansi organik di permukaan dan di dalam tanah. BOT mencerminkan beragam tipe bahan organik. Organisme hidup: Bacteria, fungi, nematodes, protozoa, earthworms, arthropods, and living roots. Dead plant material; organic material; detritus; surface residue: All these terms refer to plant, animal, or other organic substances that have recently been added to the soil and have only begun to show signs of decay. Detritivores are organisms that feed on such material. Active fraction organic matter: Organic compounds that can be used as food by microorganisms. The active fraction changes more quickly than total organic matter in response to management changes. Bahan organik labil: BO yang mudah terdekomposisi. Eksudat akar: Soluble sugars, amino acids and other compounds secreted by roots.

32 BAHAN ORGANIK SUMBER MAKANAN BAGI ORGANISME TANAH Particulate organic matter (POM) atau Bahan organik fraksi ringan (LF) : POM and LF have precise size and weight definitions. They are thought to represent the active fraction of organic matter which is more difficult to define. Because POM or LF is larger and lighter than other types of soil organic matter, they can be separated from soil by size (using a sieve) or by weight (using a centrifuge). Lignin: senyawa yang sulit dilapuk, merupakan komponen serat bahan tanaman tua. Fungi dapat memanfaatkan strukktur cincin-karbon dalam lignin sebagai makanan-nya. Bahan organik Recalcitrant : Bahan organik seperti humus atau BO yang mengandung lignin, yang hanya dapat didekomposisi oleh mikroba tertentu.

33 BAHAN ORGANIK SUMBER MAKANAN BAGI ORGANISME TANAH Humus atau BO yg ter-humifikasi: Complex organic compounds that remain after many organisms have used and transformed the original material. Humus is not readily decomposed because it is either physically protected inside of aggregates or chemically too complex to be used by most organisms. Humus is important in binding tiny soil aggregates, and improves water and nutrient holding capacity.

34 DIMANA ORGANISME TANAH HIDUP ? The organisms of the food web are not uniformly distributed through the soil. Each species and group exists where they can find appropriate space, nutrients, and moisture. They occur wherever organic matter occurs – mostly in the top few inches of soil (see figure), although microbes have been found as deep as 10 miles (16 km) in oil wells. Organisme tanah terkonsnetrasi pada: Di sekitar akar. The rhizosphere is the narrow region of soil directly around roots (see photo). It is teeming with bacteria that feed on sloughed-off plant cells and the proteins and sugars released by roots. The protozoa and nematodes that graze on bacteria are also concentrated near roots. Thus, much of the nutrient cycling and disease suppression needed by plants occurs immediately adjacent to roots. Bacteria are abundant around this root tip (the rhizosphere) where they decompose the plentiful simple organic substances.

35 MIKROBA PADA DALAM SERESAH Fungi merupakan dekomposer bagi seresah tumbuhan karena seresah ini banyak mengandung senyawa karbon kompleks yang sulit terdekomposisi. Hifa Fungal (benang-benang halus) dapat “menyerap” nitrogen dari tanah lapisan-bawah di bawa ke lapisan seresah. Bacteria cannot transport nitrogen over distances, giving fungi an advantage in litter decomposition, particularly when litter is not mixed into the soil profile. However, bacteria are abundant in the green litter of younger plants which is higher in nitrogen and simpler carbon compounds than the litter of older plants. Bacteria dan fungi mampu mengakses permukaan yang luas pari residu tumbuhan, setelah organisme “penghancur” seperti cacing- tanah, serangga pemangsa daun, milli-peda, dan arthropoda lainnya “menghancurkan” seresah tumbuhan menjadi serpihan kecil-kecil.

36 MIKROBA PADA HUMUS Fungi banyak terdapat pd Humus. Banyak bahan organik dalam tanah telah mengalami dekomposisi oleh bakteri dan fungi, dan/atau telah melalui sistem pencernakan cacing tanah atau arthropods. Hasilnya berupa senyawa humik yang kompleks dan mempunyai sedikit nitrogen tersedia. Hanya fungi yang mampu menghasilkan beberapa jenis enzim yang diperlukan untuk mendegradasi senyawa-senyawa organik kompleks dalam HUMUS. PADA AGREGAT TANAH. Aktivitas biologis, terutama bakteri dan fungi aerobik, lebih banyak terjadi di permukaan agregat tanah daripada di dalam agregat tanah. Di dalam agregat yang ukurannya besar, dapat berlangsung proses-proses biologis yang tidak memrlukan oksigen, misalnya denitrifikasi. Many aggregates are actually the fecal pellets of earthworms and other invertebrates. In spaces between soil aggregates. Those arthropods and nematodes that cannot burrow through soil move in the pores between soil aggregates. Organisms that are sensitive to desiccation, such as protozoa and many nematodes, live in water-filled pores.

37 KAPAN ORGANISME TANAH AKTIF ? Aktivitas organisme tanah mengikupi pola-pola musiman dan juga pola-pola harian. In temperate systems, the greatest activity occurs in late spring when temperature and moisture conditions are optimal for growth (see graph). However, certain species are most active in the winter, others during dry periods, and still others in flooded conditions. Not all organisms are active at a particular time. Even during periods of high activity, only a fraction of the organisms are busily eating, respiring, and altering their environment. The remaining portion are barely active or even dormant. Beragam jenis organism aktif pada waktu yang berbeda-beda, dan berinteraksi dnegan jenis organisme lainnya, dengan tanaman, dan dengan tanah. Hasil akhirnya adalah berbagai fungsi yang menguntungkan seperti siklus hara, aliran lengas tanah, dan pengendalian hama-penyakit.

38 PENTINGNYA JARING-JARING MAKANAN DALAM TANAH Komponen hidup dari tanah, jaring-jaring makanan, bersifat kompleks dan komposisinya berbeda-beda dalam ekosistem yang berbeda. Pengelolaan lahan pertanoian, kehutanan dan perkebunan mendapatkan manfaat dari jaring-jaring makanan dalam tanah ini, dan juga berpengaruh terhadap jaring-jaring makanan ini. The relationship of soil biology to agricultural productivity, biodiversity, carbon sequestration and to air and water quality. The major groups of soil organisms: bacteria, fungi, protozoa, nematodes, arthropods, and earthworms.